DE2449685B2

DE2449685B2 - Einrichtung zum anbringen eines einlassventils an einer vorrichtung zum zuteilen von fluessigem metall

Info

Publication number: DE2449685B2
Application number: DE19742449685
Authority: DE
Inventors: Ivar; Skreosen Ivar; Porsgrunn Heimdal (Norwegen)
Original assignee: Norsk Hydro ASA
Current assignee: Norsk Hydro ASA
Priority date: 1973-10-19
Filing date: 1974-10-18
Publication date: 1977-10-13
Also published as: DE2449685A1; IT1021841B; US3929263A; JPS5078527A; GB1473195A; DE2449685C3; JPS5223856B2; FR2248104B1; NO130221B; SE7413034L; FR2248104A1

Description

Die trfindung betrifft eine Einrichtung zum Anbringen eines Einlaßventils an einer Vorrichtung zum Zuteilen von flüssigem Metall, die einen Zuteilungsbehälter aufweist, der eine Druckgaszuführung und einen Metallausiaß besitzt sowie mit einer abnehmbaren Einlaßventifeinrichtung versehen ist, die im Bodenleil des Zuteilungsbehälters angeordnet isi und ein Ventilgehäuse hat, das sich durch eine öffnung im Bodenteil des Zuteilungsbehälters in dessen Inneres erstreckt und mit ein^r äußeren, allgemein konischen Berührungsfläche versehen ist, die in Berührung mit einer allgemein konischen Sitzfläche an bzw. in der öffnung im Bodenteil des Zuteilungsbehälters steht.

Der Vorgang des Zuieilens des flüssiger. Metalls wird mittels eines vorzugsweise inerten Druckgases ausgeführt, das dem Zuteilungsbehälter vcn einer äußeren Druckquclle zugeführt wird. Wenn das Metall von einem in die Schmelze eingetauchten Zuteilungsbehäl· ter, der in seinem Bodenteil eine Einlaßöffnung für die Zufuhr von geschmolzenem Metall aus dem Vorratsbehälter besitzt, nach aufwärts gedrückt werden soll, dann drückt der Gasdruck tatsächlich das Metall vom Zuteilungsbehältcr zurück in den Vorratsbehälter (beispielsweise den Warmhalteofen), wenn keine Maßnahmen getroffen sind, um eine derartige Rückströ-

mung zu verhindern. Schon seit langem wurde vorgeschlagen, zur Verhinderung einer solchen Rück· strömung Ventile zu benutzen, jedoch wurden brauchbare Ergebnisse bei der Verwendung von Ventilen in der Praxis bisher nicht erzielt, da diese Ventile für Funktionsdefektc anfällig sind. Nach einiger Betriebszeii tritt eine unbefriedigende Dichtung auf, und weiterhin kann die Rückströmung durch die Ventilöffnung variieren. Der Grund hierfür liegt in erster Linie in dem Niederschlag und der Ablagerung von nichtmetalüsehen Verbindungen, die an dem Stahl der Ventilkugel und am Ventilsitz hafttn. Infolgedessen entstehen alimählich Funktionsdefekte, und zwar anfänglich in Form von Leckagen und schließlich infolge vollständigem Anfressen bzw. vollständiger Belegung des

Ventilkörpers. Diese Schwierigkeit herrscht insbeson dere bei Magnesium vor.

Eine natürliche Lösung bestände hier darin, eine ein Ventilgehäuse und eine Kugel umfassende Einheit zu verwenden, die leicht entfernbar und ersetzbar ist, so daß die Ventilkugel und/oder das Ventilgehäuse ersetzt bzw. ausgetauscht oder gereinigt werden kann. Das wurde bereits in der DT-PS W 94 104 vorgeschlagen, wonach ein offenes Ventilgehäuse verwendet werden soll, das einen unteren Teil besitzt, der auf den oberen Teil des Ventilgehäuses aufgeschraubt ist, wobei das Gehäuse gleichzeitig in eine sich nach abwärts verengende, konisch geformte öffnung im Bodenteil des Zuteilungsbehälters eingebracht wird. Jedoch ist selbst diese Anordnung bei ihrer Verwendung in der Praxis r.icht befriedigend. Die gesamte Ausrüstung muß bei einem Vorgang des Auseinandernehmens aus dem Warmhalteofen entfernt werden, was zu Oxydation und Feuergefahr führt. Nach und nach wird das Schraubengewinde der erwähnten Ventilteile zusammengeschweißt bzw. -gelötet, und bei wiederholtem Auseinander- und Zusammenschrauben wird das Gewinde zerstört. Infolgedessen ist auch diese froher vorgeschlagene Lösung bei ihrer Anwendung in der Praxis unbefriedigend.

Daher wurde die Entwicklung von ventillosen Zuteilungssystemen in der jüngsten Zeit forciert, v/ie beispielsweise die US-PS 28 46 740 und die norwegische Patentschrift 1 23 618 zeigen. Die in diesen Systemen verwendeten Einrichtungen besitzen keine bev/eglichen Teile innerhalb der Schmelze, und dadurch wird infolgedessen eine kontinuierliche und stabile Betriebsweise sowie eine hohe Zuteilungsgenauigkeit sichergestel t. Jedoch tritt hier eine andr-i: vr./.i'.-ngh.·,' auf. Ohne eine sehr genaue Steuerung ii<-s >..·.(1πκ ^s kann nänilich ein Ausblasen von Gas ! -U -las vui'illose Rohr, durch welches das Metall u> ■!· n / n<-n inesbehäl ter gezogen wird, auftreten. Bis /\ ■■'!<>-<n gewissen Ausmaß kann dieser Erscheinung ,j^ η ent· ,."-naue Überwachung des Enddrucks gtfctrye. <:u<π «erden, jedoch führt dieses in der Praxis /u «nrieri, !letneb mit derart niedrigen Drücken, daß die /uk m■.?>geschwindigkeit bzw. rate zu niedrig wird.

In der Dl AS 10 55 764 ist c-uk Vnr^ritung zum

Gießen von Metallkörpern, insbesondere Metallplatten, beschrieben, bei der zwei hiniereinandergeschaltetc und durch eine Leitung verbundene Einlaßventile vorgesehen sind, von denen das /wei'e Vei.til, welches das flüssige Metall unmittelbar in das Dosierungsgefitß einströmen läßt, durch eine vorbestimmte Höhe des Metallspiegels im Dosieriingsgefitß gesteucn wird. Hier sind die Ventileinheiten in die Seitenwand bzw. den Bodenteil des Behälters eingeschraubt, so daß es ebenfalls in nachteiliger Weise erforderlich ist, zum Auswechseln der Ventile die gesamte Einrichtung aus dem Metallbad und dem Warmhalteofen zu entfernen.

Bei der Einrichtung nach der DT-AS 14 83 620 ist ebenfalls ein eingeschraubtes Ventilgehäuse vorgesehen, so daß zur Auswechslung des Ventils ebenfalls eine Entfernung der gesamten Einrichtung aus dem Metallbad notwendig ist. Es sei in diesem Zusammenhang r_darauf hingewiesen, daß der Gesarmdruck in einer ''Einrichtung, wie sie in der DT-AS 14 83 620 beschrieben ' _ ist, sehr hoch ist, nämlich 2000 bis 3000 kg/cm², so daß iine sichere Befestigung des Ventilgehäuses erforderlich ist, und selbst wenn diese Befestigung nicht mit einem Schraubengewinde erfolgen würde, so müßte sie doch in äquivalenter Weise vorgenommen werden, so daß keinesfalls eine Entfernung des Vcntilgehäiises ohne Herausnahme der gesamten Einrichtung aus dem Metallbad möglich wäre.

Schließlich ist in der DT-AS 12 38 161 eine Einrichtung zum Zuführen von flüssigem Metall zu dem zylindrischen Füllraum einer Druckgießmaschine beschieben, bei der die Zuführung des flüssigen Metalls über ein Saugrohr erfolgt, dessen unteres Ende, welches in das flüssige Metallbad eintaucht, von einem konischen Ventilkörper verschlossen wird, der durch ein Gestänge gegen das Saugrohr gedrückt wird. Da der Sitz des Ventilkörpers von dem Saugrohr selbst gebildet wird, ist es zur Erneuerung bzw. Überholung des Ventils in nachteiliger Weise erforderlich, das gesamte Saugrohr zusammen mit dem Ventilkörper aus dem Metallbad herauszunehmen.

Aufgabe der Erfindung ist es, gegenüber diesem Stand der Technik eine Anbringung eines Einlaßventils zu schaffen, die es ermöglicht, das gesamte Ventil ohne Entfernung der zugehörigen Einrichtung aus dem Metallbad und dem Warmhalteofen wegzunehmen und durch ein neues bzw. überholtes Ventil zu ersetzen.

Diese Aufgabe wird eriindungsgemäß dadurch gelöst, daiJ der Durchmesser des sich in das Innere des Zuteilungsbehälters erstreckenden oberen Teils des an einem Hebel dreh- bzw. schwenkbar gelagerten Ventilgehäuses kleiner als der lichte Durchmesser der öffnung im Bodenteil des Zuteilungsbehalters ist, wobei die konische Berührungsfläche ebenso wie 'lie k nische Sitzfläche sich nach aufwärts zu verengend ausgebildet ist.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Uie Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Fig. t bis 4 der Zeichnung im Prinzip dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch einen Warmhalteofen mit eingefügter Zuteilungspumpe und in ihrer Lage befestigten Einlaßveniileinrichtung,

F i g. 2 den Warmhalteofen mit der erwähnten Ausrüstung von ober; gesehen,

F i g. 3 vergrößerte Einzelheiten der Einlaßventileinrichtung und einer Einrichtung zu ihrem Anbringen in einer Seitenansicht, und

F! g. 4 einen Schnitt durch die Bodenabdeckungsplatte des Abgießbehälters mit der Einlaßvemileitirichtung und der Einrichtung zu ihrem Anbringen, die auseinandergenommen und teilweise im Schnitt gezeigt sind.

Die Fig 1, die einen Schnitt durch einen Warmhai· teofen darstellt, zeigt eine Ausrüstung zum Abgießen bzw. Ausströmenlassen des flüssigen Metalls, wobei diese Ausrüstung in den Warmhalteofen eingefügt und mit einer Einrichtung versehen ist, mit der ein Einlaßventil in seiner vorgesehenen Position montiert ist. Die Ventileinrichtung ist mit einem nach aufwärts offenen Ventilgehäuse 15 (Fig. 3 und 4) versehen, in dem eine Ventilkuge! 6, /. B. eine Stahlkugel, vorgesehen ist. Die Ventilkugcl 6 wird durch einen Querriegel 7 od. dgl. in ihrer l-age gehalten. Der untere Teil eines Hebels 2 ist drehbar mit dem Ventilgehäuse 5 verbunden, und der obere Teil dieses Hebels geht in einen langgestreckten Stiel über, der sich oberhalb der Schmelze erstreckt und mittels einer Befestigungsvorrichtung in Form einer Flügelmutter od. dgl. an einer Platte 8 befestigt ist, die ihrerseits starr mit zwei Aufhängungsstreben 19 verbunden ist, welche den Zuieilungsbehälter, der mu 5 bezeichnet ist, in der richtigen Tiefe in der Schmelze halten.

Die Fig. 1, die einen Schnitt durch den Warmhalteofen darstellt, zeigt die Ausrüstung zum Abgießen bzw. Ausströmenlassen des flüssigen Metalls, wobei diese Ausrüstung in den Warmhalteofen eingefügt und mit der erfindungsgemäßen Vcntileinrichtung versehen ist, die in ihrer vorgesehenen Position montiert ist. Die Ventileinrichtung ist mit einem nach aufwärts offenem Ventilgehäuse 15 (Fig. 3 und 4) versehen, in dem eine Ventilkugel, beispielsweise eine Stahlkugel 6, vorgesehen ist. Die Venlilkugel 6 wird durch einen Querriegel 7 od. dgl. in ihrer Lage gehalten. Der untere Teil eines Hebeis 2 ist drehbar mit dem Ventilgehäuse 5 verbunden, und der obere Teil dieses Hebels geht in einen langgestreckten Stiel über der sich oberhalb der Schmelze erstreckt und mittels einer Befestigungsvorrichtung in Fi. m einer Flügelmutter od. dgl. an einer Platte 8 betestigt ist. die ihrerseits starr mit zwei Aufiiängungsstreben 19 verbunden ist, welche den Zuteilungsbehälter, der mit 5 bezeichnet ist. in der richtigen Tiefe in der Schmelze halten.

Der untere Teil des Hebels 2 erstreckt sich in eine Nut. bzw. Ausnehmung 21 im unteren Bereich des Ventilgehäuses, wobei diese Nut bzw. Ausnehmung den Metalleinlaß zu dem Verteilungsbehälter 5 bildet. Der Hebel 2 ist mittels eines Stiftes oder Bolzens 3 drehbar am Ventilgehäuse 15 gelagert, und dieser Stift oder Bolzen 3 erstreckt sich durch koaxiale Löcher durcn den unteren Teil des Hebels und die Wände, welche die Nut bzw. Ausnehmung 21 begrenzen. Zwischen dem Bolzen 3 und den erwähnten Löchern ist ein guter Spiel- b/w. Zwischenraum vorgesehen und ein ähnlicher bzw. gleichartiger Spiel- bzw. Zwischenraum ist zwischen den die Nut b/w. Ausnehmung 21 begrenzenden Wänden und dem sich in diese Nut bzw. Ausnehmung erstreckenden Teil des Hebels 2 vorhanden. Auf diese Weise ergibt sich eine einfache und wirkungsvolle Gelenkverbindung, die in allen Ebenen wirksam bzw. arbeitsfähig ist.

Das Ventilgehäuse 15 ist als zylindrisch ausgebildet dargestellt und w^ist einen oberen offenen Teil 16 auf, der einen genügenden Spielraum relativ /u einem entsprechenden zylindrischen Teil der UmfangswaR-dung hat, welche die Öffnung 22 in der Bodenabdeck-

platte 4 des Verteilungsbehälters 5 begrenzt, so daß das Ventilgehäuse 15 relativ zur Vertikalen gekippt werden kann, wenn es in die öffnung 22 eingefügt ist, d. h. relativ zur Normalen auf der Bodenabdeckplatte 4.

Das zylindrische Ventilgehäuse weist weiterhin einen sich nach aufwärts verengenden konischen Flansch 17 auf, der einen äußeren Berührungsbereich besitzt, welcher so ausgebildet ist, daß er in Berührung mit einem konisch geformten Sitzbereich 14 gelangt, wobei letzterer vom unteren Teil der Wandung gebildet wird, welche die öffnung 22 in der Bodenabdeckpiatte 4 begrenzt.

In der Zeichnung sind sowohl der Berührungsbereich des Flansches 17 als auch der Sitzberei"h 14 als einfache konische Oberflächen dargestellt.

Der Konizitäts- oder Neigungswinkel des Flansches 17 und des Sitzbereichs der Bodenabdeckpiatte 4 is( wichtig im Hinblick auf die Sicherstel'ung einer selbstzentrierenden Einführung des Ventügchäuses 15. Wenn der Winkel mit der Horizontalebene zu klein ist. dann ist man nicht in der Lage, das Ventilgehäuse in die vorgesehene Position gleiten zu lassen, während hingegen ein zu großer Winkel keine zufriedenstellende Dichtung ergibt, wenn man mit dem Spielraum arbeitet, der zum »Treffen« beim Einführen des Ventilgehäuses 15 in die Arbeitsposition erforderlich ist. Es wurde in praktischen Tests festgestellt, daß man die besten Ergebnisse erzielt, wenn der Konizitätswinkel des Flansches 17 relativ zur Horizontalebene zwischen ungefähr 45° bis ungefähr 60" liegt, was einem Winkel relativ /ur Achse des Ventilgehäuses von 30 bis 45° entspricht. Selbst wenn das Ventilgehäuse schräg in die öffnung 22 in der Bodenabdeckplatle 4 eingeführt wird, wirkt dessen konische Berührungsfläche dahingehend, daß sie ein Gleiten des Venlilgehäuses in dessen vorgesehene Position /ur Folge hat.

Der Hebel 2 kann miüels eines Handgriffs Π angehoben und abgesenkt werden. Wenn das Ventilgehäuse 15 in richtiger Position befestigt ist. v/ird der Hebel 2 in seine vorgesehene Position bewegt und an der Plane 8 befestigt Diese Bev/cgung wird durch die Verbindung am Bol/en 3 ermöglicht.

Wie bereits oben erwähn: wurde, ist die Platte 8 starr mit /wci Streben 19 ve-L nden. welche den Zuteilungsbehäller 5 in einer geeigneten Tiefe in di.-r Schmelze eingetaucht halten Die gesamte Zute'lungs bzw Vertcilungsausrüstung einschließlich des Hebels 2 und der Piaitc 8 kann längs Aufhanger^rmen 10 rückwärts und vorwärts bewegt werden

Die llugelmuiter 9 brauch! nur von Hand ie.slgc/o gen zu werden Theoretisch dient die nach aufwärts wirkende /ugk.'aft nur als Gegenwirkung /um I /her druck aiii die Ven'ileinnchiung während des Verteilern plus dem Gewicht des Hebels 2 und der Ventileinnch lung Wenn die flügelmutter 9 /u sehr angezogen wird, kann der Hebel 2 /u stark beansprucht und dauernd verformi werden, was talsili hhch mehl wünschcnswcri ist Praktische Τι-sis haben gezeigt, daß da·". Ventil eine /ufnedens'cllendi· Dichtung ergibt, wenn die Flügelmutter 9 von Hand angezogen wird F.s ist wichtig, daß die Zugkraft dann längs der Längsachse des Vertei liingshehälitrs 5 wirkt, so dall das Ventil in Richtung auf die Mitte der Öffnung 22ge/ogcn wird, um schließlich in dieser zentriert /u sein

Wie· die I ig J und 4 /eigen, ist der untere Teil des Ventilgehäuses 15 so ausgebildet, daß sich ein ausreichender Durchgang für das Metall zu dessen Strömung durch das Ventil ergibt.
Die öffnung 22 in der Bodenabdeckpiatte 4 ist weit genug hergestellt, um eine beim Reinigen des Inneren des Verteilungsbehälters 5 erforderliche Inspektion zu ermöglichen.

Der Hebel 2, der an der Platte 8 befestigt ist, wird so angebracht oder angeordnet, daß er kein Hindernis für

ίο die während der Veteilungsvorgänge erwünschte Bewegung des Vcrteilungsrohrcs 13 bildet. Das Verteilungsrohr 13 muß in verschiedene Neigungswinkel einstellbar und nach jeder Seite dreh- bzw. schwenkbar sein. Die Verteilungsausrüstung ist so

'5 aufgebaut, daß auch das Verteilungsrohr 13 aus der Schmelze herausgenommen werden kann, ohne daß es nötig ist, irgendeinen anderen Teil der Ausrüstung zu bewegen.

Wenn die Ventileinrichtting eingefügt werden soll.

wird der Hebel 2 einschließlich des Kugel- bzw. Rückschlagventils zunächst zur Vorerwärmung auf dem Rand des Ofens plaziert. Der Hebel 2 kann dann entweder auf der linken oder der rechten Seite des Gaszuführungsrohrs, das mit 12 bezeichnet ist, eingefügt werden, und die Ventileinrichtung wird unter die Bodenabdeckpiatte 4 eingeführt. Wie oben bereits erläutert wurde, erfolgt eine Selbstzentrierung der Ventileinrichlung, wenn diese längr der Berührungsfläche 14 nach aufwärts gleitet.

Der Hebel wird an der Platte 8 befestigt. Nach ungefähr 5 Minuten ist der Hebel heiß und hat die maximale Längserstreckung erreicht. Die Flügelmutter 9 wird dann von Hand angezogen, und der Abgießapparai ist für den Gebrauch bereit.

Nach ungefähr einer Woche forllaufenden Betriebes ist es erforderlich, das Kugel- bzw. Rückschlagventil zu erneuern. Das Ventil muß unmittelbar nach seiner Herausnahme aus der Schmelze auseinandergenommen werden. Der Querriegel 7 wird herausgezogen, und die

Kugel 6 wird durch die öffnung 20 heraüsgcgossen. bevor sie aufgrund des Erstarrens des Restmeialls in dem Ventil bewegungsunfähig wird. Der Bolzen 3 wird dann herausgezogen, und das Kugel- bzw. Rückschlagventil kann durch ein neues Ventil ersetzt werden. Das oxydierte (eine Oxydschicht aufweisende) Kugel- bzw. Rückschlagventil wird durch Behandlung in verdünnter Salpetersäure gereinigt urd kann erneut verwendet werden

Nach einer längeren Betriebszeit m-..j auch der Verteilungsbehälter 5 zur Reinigung und Inspektion entfernt werden, im Falle der nach dem Stande der Technik aufgeschraubten Ventile verhindert der Venlilkörpcr. daß das Metall aus dem Verteilungsbehälter herauslauft, wenn letzterer aus der Schmelze gehoben

5* wird Auch ergibt sich bei diesen letzterwähnten bekannten Einrichtungen die Schwierigkeiten einer Oxydverstopfung des Einlasses der Ventileinrichtung. und es kann sehr schwierig sein, den Behälter zu entleeren.

Infolgedessen besteht ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung tatsächlich darin, daß die dcmontierbarc Ventileinrichtung durch einfache Manipulationen entfernt werden kann und daß das Metall dann durch die weite öffnung 22 in der Bodcnabdcck

^fi5 platte ausläuft.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Einrichtung zum Anbringen eines Einlaßventils an einer Vorrichtung zum Zuteilen von flüssigem Metall, die einen Zuteilungsbehälter aufweist, der eine Druckgaszuführung und einen Metallauslaß besitzt sowie mil einer abnehmbaren Einlaßventileinrichtung versehen ist, die im Bodenteil des Zuteilungsbehälters angeordnet ist und ein Ventilgehäuse hat, das sich durch eine öffnung im Bodenleil des Zuleilungsbehälters in dessen Inneres erstreckt und mit einer äußeren, allgemein konischen Berührungsfläche versehen ist, die in Berührung mit einer allgemein konischen Sitzfläche an bzw. in der öffnung im Bodenteil des Zuteilungsbehälters steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des sich in das Innere des ZuteiJungsbehäl-

rters erstreckenden oberen Teils (16) des an einem Hebel (2) dreh- bzw. schwenkbar gelagerten Ventilgehäuses (S5) kleiner als der lichte Durchmesser der öffnung (22) im BodentJi (4) des Zuteilungsbehälters (5) ist, wobei die konische Berührungsfläche (17) ebenso wie die konische Sitzfläche (14) sich nach aufwärts zu verengend ausgebildet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadivch gekennzeichnet, daß die konische Berührungsfläche (17) des Ventilgehäuses (15) einen Winkel von 30 bis 45° mit der Achse des Ventilgehäuses bildet.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (15), in dem eine bewegliche Ventiikugel (6) vorgesehen is·, nach aufwärts offen ist und in seinem oberen Teil mit einem austauschbaren Querriegel (7) versehen ist,

4. Einrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des Ventilge-.läuses (i5) über einen horizontal angeordneten Beizen, Stift od. dgl. (3) an dem Hebel (2) dreh- bzw. schwenkbar gelagert ist, wobei sich der Bolzen, Stift od. dgl. (3) mit Spiel bzw. freiem Raum durch Bohrungen erstreckt, die in dem Hebel und in den Wänden des Ventilgehäuses (15) vorgesehen sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (2) mit einem oberen, nach einwärts gebogenen Teil versehen ist, der eine Befestigungsvorrichtung (9) längs einer Linie aufweist, die zentral durch das Ventilgehäuse verläuft.